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液-液循环流化床制取流体冰关键问题研究的开题报告一、研究背景与目的流体冰是一种可在常温下存在的液态物质，具有很多独特的性质，在医疗、食品、制药、化工等行业有广泛的应用前景。
传统的制备方法是通过在真空中将凝固的冰晶直接升华成气态水蒸气，但该方法存在能耗高、工艺复杂、产品纯度不高等问题。
近年来，液-液循环流化床制取流体冰的技术逐渐发展成为一种新的制备方式，其优点在于操作简便、能耗低、产品纯度高等。
但液-液循环流化床制取流体冰过程中仍存在一些关键问题需要研究解决，因此开展关键问题的研究具有重要的理论与实际意义。
本研究旨在针对液-液循环流化床制取流体冰中的关键问题进行深入研究，研究目的是开发出高效、绿色、低耗的流体冰制备方法，为产业界提供技术支持和创新思路。
二、研究内容与方法1. 流体化床的数学模型建立：建立液-液循环流化床制取流体冰过程的相关物理学模型，包括气体、固体、液体流体力学特性方程的建立和控制方程的求解。
2. 液-液循环流化床制取流体冰过程的理论分析：通过理论分析，找出液体流化床的最佳操作参数，预测物料的运动状态，优化设备结构等。
3. 实验研究：通过不同实验参数、不同流化介质条件的实验研究，探究液-液循环流化床制取流体冰过程的影响因素，确定影响因素的优化方案并进行验证。
三、研究计划与进度本研究将分为以下三个阶段进行：1. 第一阶段（3个月）：完成液-液循环流化床制取流体冰的基础理论研究，包括数学模型建立、物理学分析等。
2. 第二阶段（6个月）：在理论分析的基础上，进行实验研究，优化液-液循环流化床制取流体冰的关键参数，寻找流化介质的替代方案等。
3. 第三阶段（3个月）：对实验数据进行分析和整理，确定最佳参数组合，撰写论文并进行检查、修改等工作。
四、预期成果本研究的预期成果是通过建立液-液循环流化床制取流体冰过程的相关物理学模型、探究最佳操作参数和流化介质的替代方案、开发高效、绿色、低耗的流体冰制备方法，并撰写学术论文发表于核心期刊。
科技成果——双层蒸发式过冷水制取流态冰系统
成果简介
冰蓄冷是节能减排的重要手段，流态冰是实现冰蓄冷的最佳选择，但传统的制取流态冰的方法有着高能耗、易冰堵的缺点。
本项目提出了双层蒸发式过冷水制取流态冰系统：将用于制冷的水经过制冷循环单元初步冷却，并喷淋在蒸发过冷层内，同时经过处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层内，制冰空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；水通入过冷解除制冰层，并被喷淋在过冷解除装置上产生冰晶和水的混合物；从蒸发过冷层出来的制冰空气通入过冷解除制冰层内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元中；冰晶和水的混合物经过冰水分离器后分离，得到流态冰；分离后的水回到水箱单元。
相比传统制冰方法，该系统能量消耗少、制冰效率高、不会产生冰堵。
技术指标单位制冰量所耗能量：15kJ/kg
项目水平国内领先成熟程度样机
合作方式合作开发、专利许可、技术转让、技术入股。
作品名称：流动的冰--渔船用海水流化冰制备过程关键技术研究与设备创新大类：发明制作A类小类：生命科学简介：结合我国较高的渔船保有量和优越的海洋渔业资源条件，利用新型冰种海水流化冰，改善目前我国沿海地区渔船需带冰出海捕捞、用碎冰保鲜造成水产品冷却速度慢、鱼体表面易被碎冰尖角刺破等现象，解决海水流化冰制取过程中制冰系统能耗大、流化冰冰晶易结块导致设备冰堵停机、系统冷量浪费严重等问题。
最终达到节约海岛淡水资源、提高水产品冰鲜品质的目的。
详细介绍：我国近海渔业资源逐年递减，捕鱼区逐步向远海推移，因此渔船出海作业周期延长。
与此同时，人们对海水产品的需求量不断增大、新鲜度要求高，海水产品冷链终端不断向内陆地区延伸，对海水产品的保鲜技术要求也越来越高。
目前我国渔业制冷技术发展较为缓慢，渔船、码头等主要利用碎冰保鲜刚刚捕获上来的水产品。
碎冰由制冰工厂先制出大块冰，再用碎冰机打碎，铺在鱼表面。
碎冰边缘尖锐，容易刺破损伤水产品，同时降温速度慢。
目前国际上兴起海水流化冰技术，可用于海水产品保鲜。
海水流化冰的流动性强，冰晶细小绵密，直接最大不超过1mm，降温速度快。
但目前海水流化冰在国内尚未应用，主要是由于海水流化冰制备过程存在以下缺陷：（1）海水流化冰冰晶难形成。
海水冰点低，需降温到-10℃左右，制冷系统运行能耗大；（2）设备容易冰堵。
冰晶与冰晶之间容易成团结块，流动性变差，造成设备冰堵停机，不能连续运行；（3）冷量浪费现象严重。
海水流化冰融化成低温海水，直接排放，从能量角度来说，是一种冷量的浪费。
针对上述问题，本团队开展了相关研究：（1）成核剂对海水流化冰制备过程的节能研究根据海水冰点低、制冷系统能耗大的问题，本团队根据人工降雨原理的启发，利用成核剂提高海水冰点、促进其结冰成核，减小过冷度，从而减小制冷系统的运行能耗。
通过实验对比了不同粒径成核剂对海水结冰过程的影响，最终选定最佳配置比例，消除过冷度，最终海水在-1℃左右就能结冰，制冰时间缩短、能耗减小，大大提高制冰效率。
基于转轮除湿的蒸发式过冷水制取流态冰方法的研究
岳峥;张小松
【期刊名称】《制冷学报》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】本文围绕蒸发式过冷水制取流态冰,提出了一种新型的基于转轮除湿的流态冰制取系统,通过转轮除湿营造低水蒸气分压力环境,实现水滴的管外过冷,避免了传统过冷水法的冰堵问题和真空法能耗高的问题,并且同溶液除湿型制冰方法相比,系统设备简单且除湿效果更好,实现了水滴更大的过冷度,依靠系统自身的冷凝热即可满足转轮再生需求。
构建了完整制冰系统并分别建立了转轮除湿模型、CO_(2)热泵模型和蒸发制冰模型,通过模拟分析初步验证了系统的可行性与高效性,并研究了主要运行参数对系统性能的影响。
结果表明:在最佳运行工况下,新型流态冰制取系统的制冰性能系数比传统过冷水法提高了25.9%,单周期制冰量提高了4.3倍。
【总页数】11页(P90-100)
【作者】岳峥;张小松
【作者单位】东南大学能源与环境学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU834.9;TB66
【相关文献】
1.溶液除湿辅助的蒸发过冷式流态冰制取方法(英文)
2.除湿方法对蒸发式过冷水制冰系统性能的影响
3.蒸发式过冷水制流态冰方法
4.基于模块化过冷解除的冰浆制取系统实验研究
5.流态冰制取技术及其在水产品中应用的研究进展
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流态化动态冰蓄冷技术流态化动态冰蓄冷技术的先进之处在于改进了传统制冰的中过程主要缺点，而且制出的冰以流态化冰浆制做的形式存在。
传统静态制冰原核细胞中，水通过大自然对流换热，冰层外壁首先在换热壁面上形成，然后逐渐变厚。
这样就导致形成新的冰层所需的热量传递必须以导热的形式穿过越积越厚的原有冰层，从而严重的恶化了传热效率，致使结冰愈加困难，制冷剂提供的温度也必须越来越低。
流态化动态冰蓄冷技术制冰过程的最大特点在于首先在传热壁面附近制取过冷水，然后把过水银转移到远离传热壁面梁柱的空间里解除过冷、生成冰浆。
这样就彻底避免了在传热壁面上形成的可能性，既消除了固相冰层导热牵涉到热阻的存在，同时在液体和传热壁面之间又始终保持着强制对流的高效率换热模式，因此整个制冰环节的传热系数大幅度提高。
另一方面，制冰操作过程中的换热温差、流量等参数都保持稳态，并不因微秒而变化，从而保证了出冰速度的恒定，也便于系统的控制。
六种流态化动态冰蓄冷主要包括两种形式，即以高砂热学为代表的温水过凉水式和以Sunwell（日本）为代表的筒扰动式。
两种二种技术在基本原理上才是一致的，但形式差别较大，下面分别说明。
(1)过水银式动态制冰技术过热水式动态制冰技术的式基本原理是：首先把水在过冷却热交换器中冷却至低于0℃的过冷状态，然后把过冷水输送至特殊的过冷却解除器中解除过冷，生成大量细小的冰晶基质，与剩余的液态水一起形成0℃下的冰浆。
这种制冰投资过程中确保关键的技术在于最流过过冷却热交换器的液态水具有尽可能大的过冷度，但同时之前需要保证过冷水不能在流出热交换器又生成冰晶，否则换热器将被堵塞甚至破坏。
此外，还应有高效率的过关键技术冷却解除技术，以确保过冷水能够连续快速结晶。
过冷却蛋壳热交换器可以采用壳管式、套管式、板式等多种形式的换热器。
为了防止过冷水在换热器内结冰，换热器内表面需要或进行特殊涂层处理，同时对换热器内部的流场特性也有很高的要求，否则很难获得足够大的过冷度，以及避免堵塞。
天津大学 李敏霞 tjmxli@Content一、流化冰的介绍 二、实验系统 三、实验结果及分析 四、结论流化冰的介绍简介流化冰又称冰浆，是区别于冰水混合物的一种 由水、冰粒子和添加剂三种物质构成的混合物。
常用的添加剂包括氯化钠、乙二醇、乙醇、氯 化钙等。
特点： （1）蓄冷量大，传热效率高。
流化冰的温度低于0℃，且由于 冰晶的存在，其融化时能够瞬间相变释放335kJ/kg的潜热，从 而快速地响应热负荷； （2）良好的流动性。
流化冰经过搅拌以一种浆体的形式存在， 可以很好地满足冷量从制造到使用的传输，并且具有输送能量 的消耗小，安全可靠无污染的特点，能填入水产品内部，使得 各部位冷冻均匀； （3）冰粒子光滑无棱角，不会对水产品造成伤害。
流化冰的应用按制冰方式不同分为：①刮片式系统：广泛使用，平均直径200µm的冰晶粒子 ②过冷式系统 ③喷射式系统 ④真空式制取系统 ⑤降膜式系统流化冰应用背景： 流化冰应用背景 ： ①冰蓄冷空调 ②海洋水产品保鲜 ③蔬菜保鲜 ④矿井冷却流化冰的介绍冰晶的生成冰晶的生成大致包括以下三个过 程：溶液的过冷、晶体的成核、晶 体的生长。
研究表明通过纯水制取的冰晶尽 管体积很小但其形状呈树枝状有着 很粗糙的表面，造成流动性很差并 更容易团聚和结块。
加入很少量的 酒精的水溶液制取的冰晶，不但生 成的数量更多，而且流动性更好。
因此，往往采用氯化钠、乙二醇、 乙醇等的水溶液制取流化冰。
图 溶液的自由能与温度的关 系液相与固相间的自由能差（∆G = GL-GS）就是结晶的驱动力。
研究目的研究目的：刮片式制冰机使用不同添加剂，制取流化冰的 特性 研究内容: 1）用浓度为5wt％-20wt％的乙二醇水溶液制取流化冰 2）用浓度为2wt％-10wt％的盐溶液制取流化冰 3）蓄冰槽内的温度变化曲线和含冰率 4）制冰机在各状态下的效率Content一、流化冰的介绍 二、实验系统 三、实验结果及分析 四、结论实验系统刮片式制冰机完整的刮片式制冰机装置包括：制冰机、蓄冰槽、冷却水系统、泵、控制系统。
蒸发式过冷水制流态冰方法
李秀伟;张小松
【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(039)002
【摘要】提出了一种改进型的过冷水制流态冰的方法(蒸发式过冷水制流态冰):水在低含湿量的空气中喷淋并蒸发降温到过冷状态;利用溶液除湿循环与制冷循环联合运行来保持蒸发过冷时空气的适宜温度与湿度;制冷循环的冷凝放热被回收利用于驱动溶液除湿循环.该法不仅避免了传统过冷水制流态冰的管内冻结堵塞的问题,而且可通过对内部废热的运用降低对电能的依赖从而提高了运行效率.在系统的各部分进行建模的基础上进行了热力学性能分析,结果表明,在一定的工况下,与传统过冷水制流态冰的方法相比,该方法的制冰性能系数更高,最多可提高98%.
【总页数】7页(P269-275)
【作者】李秀伟;张小松
【作者单位】东南大学能源与环境学院,南京,210096;东南大学能源与环境学院,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TQ025.3
【相关文献】
1.溶液除湿辅助的蒸发过冷式流态冰制取方法 [J], 李秀伟;张小松
2.除湿方法对蒸发式过冷水制冰系统性能的影响 [J], 闫俊海;张小松;陈瑶
3.蒸发式过冷水制冰中单个水滴的蒸发过冷特性 [J], 闫俊海;张小松
4.蒸发式过冷水制冰液滴蒸发结晶的模拟 [J], 马善军;李鹏辉;孔令健;李少华;韩吉田
5.基于流态冰的冰源热泵能效及经济性研究 [J], 王瑛滢;宋文吉;陈明彪;冯自平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2017年第36卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·59·化工进展螺旋刮削式流态冰制取性能的实验研究黄成，吴昊凡，黄河源，夏立，孙宁，李学来（福州大学石油化工学院，福建福州 350116）摘要：现有的流态冰制取技术受限于冰堵等问题一直难以实现大规模稳定生产流态冰。
为了改进技术、改善现有设备存在的问题，本文开发了一台同时包含过冷法和壁面刮削法两种制冰过程的新型螺旋式流态冰制取装置，采用理论分析和实验研究相结合的方法，以乙二醇水溶液为制冰溶液，对该流态冰制取装置的性能进行研究。
结果表明，这种流态冰制取装置是可行的。
所得流态冰分布均匀，最高含冰率达13.684%，具有良好流动性，流态冰中冰晶颗粒形状一般呈现条状和扁圆状，平均冰晶颗粒面积10–9～10–8m2；装置产生的流态冰含冰率随时间先升后降，并将最终稳定在一个恒定值；减小制冰溶液流量、降低冷却液起始进口温度，都有助于缩短装置产生流态冰所需时间、提高产生流态冰含冰率；增大制冰溶液流量、提高刮削转速，都能促使产生的流态冰中冰晶颗粒细化减小。
关键词：流态冰；传热；螺旋刮削；结晶；相变；含冰率中图分类号：TB657.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）01–0059–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.01.008Experimental study on the ice slurry produced by spiral scraping HUANG Cheng，WU Haofan，HUANG Heyuan，XIA Li，SUN Ning，LI Xuelai （College of Chemistry and Chemical Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350116，Fujian，China）Abstract：Constrained by technical problems such as ice barrier，the production method of ice slurry is currently difficult to guarantee the large scale steady production. In order to improve the current method and apparatus，a new dynamic ice slurry making apparatus named spiral scraping ice slurry generation was developed. It combines the supercooled ice-making method and scraping ice-making method.Taking glycol solution as the ice-making solution，the performance of the new apparatus was analyzed both theoretically and experimentally. The results showed that the new apparatus runs steadily and can be easily operated. The ice slurry as product has good flowability，with the maximum ice packing factor of 13.684%. The ice crystal particles in ice slurry distributes uniformly，and generally present as strip or oblate，with an average area of between 10–9m2 and 10–8m2. The IPF of the ice slurry would increase over time firstly and then decrease，and finally it would keep stable at a constant value. Decreasing the flow of ice-making solution or reducing the initial inlet temperature of the coolant would shorten the initiation time of apparatus producing ice slurry and increase the IPF of ice slurry. While increasing the flow of ice-making solution or accelerating the rotary speed of spiral slicker would make the ice crystal particles in ice slurry smaller.Key words：ice slurry；heat transfer；spiral scrape；crystallization；phase change；IPF流态冰，也称冰浆、二元冰或可泵冰，是一种处于流动状态的冰水两相混合物[1]，作为一种新型储能介质和相变载冷剂，近年来不仅在食品加工[2-3]、物质保鲜[4]、医疗救治[2]、救灾灭火[5]和管收稿日期：2016-06-03；修改稿日期：2016-06-20。
Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性章学来;李跃;王章飞;贾潇雅【摘要】Cu nanoparticles were added into the deionized water with dispersant and ultrasonic wave to prepare the dispersive Cu-H2O nano fluid. The effect of nano fluid on the characteristics of vacuum flash ice preparation by changing the particle size and the mass fraction of nano fluid under the 100 Pa was explored experimentally. As the results showed, adding nano particles into water without dispersant (nano particles have settling phenomenon), can reduce the supercooling degree of water, and shorten the time of phase change. However the uniform dispersion of nano fluid without settlement can significantly shorten the time of phase change, and the supercooling degree is reduced by 37%. At the initial flash moment, nano fluid has little effect on the cooling process of liquid phase. The larger the mass fraction of the nano fluid, the shorter the icing time, and the greater the cooling rate of the solid phase. The phase transformation time is shortened with the decrease of the particle size, but the temperature drop rate is almost the same in the solid phase. The change of particle size has little effect on the supercooling degree of the solution, which is basically maintained at 1.5℃ at lower concentration.%在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H2O纳米流体.在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响.结果表明,水中加入纳米颗粒(无分散剂,纳米颗粒有沉降现象),可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时(0.05%),粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)006【总页数】6页(P2563-2568)【关键词】Cu纳米粒子;真空;制冰;过冷度;相变【作者】章学来;李跃;王章飞;贾潇雅【作者单位】上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TK02真空法制冰，具有热效率高、结构简单、操作方便的优点，制备过程中不采用CFC或HCFC制冷剂，国内外学者对真空法制冰进行了广泛研究[1-6]。
